Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

توليف زيولايت استخدام ADOR (التجميع التفكيك بين المنظمات-إعادة التجميع) الطريق

Published: April 3, 2016 doi: 10.3791/53463
Automatic Translation
1, 2, 1
1EaStChem School of Chemistry, The University of St Andrews, 2J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic

Summary

وتقدم (A ssembly- D isassembly- يا rganization- R eassembly) الطريق الاصطناعية بروتوكول لإعداد الزيوليت جديدة من ADOR.

Introduction

الزيوليت هي فئة من المواد الصلبة التي تتكون من ترتيب مفتوح ثلاثي الأبعاد لتقاسم الزاوية رباعي الأسطح، حيث حاصرت الموجبة المعدنية (عادة السيليكون والألومنيوم) في مراكز رباعي السطوح بنسبة 4 الأنيونات أكسيد. ترتيبات مختلفة من هذه الزاوية تقاسم رباعي الأسطح تؤدي إلى الأطر الزيوليت المختلفة التي يمكن أن تمتلك مجموعة واسعة من أبنية المسام. هذه الهياكل المسام قادرة على استيعاب جزيئات صغيرة، الأمر الذي يؤدي إلى طلباتهم ضمن البتروكيماويات والمجالات النووية والطبية وغيرها. لاحظ أن طبولوجيا الزيوليت وتعطى المواد الرموز التي تحدد طوبولوجيا الخاصة بهم (مثل UTL) أو مادة الفعلية (على سبيل المثال، IPC-2) - للمزيد من المعلومات يرجى الاطلاع على الموقع الالكتروني للجمعية الدولية الزيوليت، www.iza-online.org .

ميزة حاسمة من الزيوليت هو المسامية، والذي يحدد فائدتها التي تنظم كمية وaccessibilإيتي من المساحة الداخلية حيث يحدث معظم الكيمياء الهامة. وهذا بدوره يحدد النشاط الكيميائي والانتقائية للمواد. ويتمثل الهدف الرئيسي في العلوم الزيوليت (وفعلا في جميع علوم المواد المسامية) هو السيطرة على المسامية.

وقد تم تجميع الزيوليت تقليديا الأسلوب المائية (1)، (2)، والتي قد تغير قليلا في السنوات ال 50 الماضية. في الواقع، فقد حدثت تطورات كبيرة مشاركة في 1961 مع مقدمة من أملاح الأمونيوم الرباعية كما بنية توجيه وكلاء 1 و في عام 1982 مع اكتشاف يمكن أن تكون بديلا الفوسفور للسيليكون يدفع إلى الأسرة aluminophosphate من المواد. 3 ونظرا للفائدة الكبيرة من الزيوليت، هناك مصلحة كبيرة في تطوير طرق جديدة لمواد جديدة. مثل هذا الطريق هو استراتيجية ADOR وضعت مؤخرا 4-7 حيث يتم تجميع الزيوليت الأم، ثم Disassemblإد وما ينجم عنها من الأنواع المنظمة في مثل هذه الطريقة للسماح إعادة التجميع النهائي إلى مادة صلبة جديدة. هذا يجعل من استخدام الزيوليت معدة سلفا لديه عدم الاستقرار المتأصل في صلب الإطار، والتي يمكننا استغلالها. 8 هذا الاستقرار الفقراء ينبع من التأسيس من الجرمانيوم غير مستقرة هيدروليكيا أن يقع تفضيلي ضمن D4R (مزدوج أربعة عصابة) الوحدات التي على ربط السيليكا المجاور الطبقات الغنية معا (الشكل 1). هذه الوحدات D4R يمكن إزالتها بشكل انتقائي باستخدام علاج خفيفة نسبيا مما يسمح للمزيد من التلاعب الكيميائية التي يتعين القيام بها على المواد الطبقات المتوسطة. 4

والفرق الرئيسي بين التوليف المائية التقليدية وADOR هو الأسلوب النهائي من تشكيل الإطار. في التوليف المائية هذه هي عملية عكسها يسمح الهيكل النهائي ليكون البلورية. في عملية ADOR، ومع ذلك، فإن مرحلة تشكيل الإطار النهائي (إعادة التجميع) هي التعاون لا رجعة فيهndensation الطبقات في درجة حرارة عالية. مفتاح الحصول على المواد النهائية البلورية للغاية ومن ثم الخطوة المنظمة، حيث يتم ترتيب وسيطة الطبقات في المواقف النسبية الصحيحة للسماح للالتكثيف لا رجعة فيه في أطر جديدة ليحدث كما أمثل ما هو ممكن.

في المثال التالي نقدم لك كيف الزيوليت الأم، وgermanosilicate مع طوبولوجيا الزيوليت UTL، 9، 10 يمكن إعداد (الخطوة الجمعية) باستخدام الموجبة العضوية معدة سلفا كعامل توجيه هيكل (SDA). المفتاح لنجاح هذا البروتوكول هو موقع الجرمانيوم في أماكن محددة في الزيوليت، والذي يسمح الوالد قه UTL إلى تفكيكها وتنظيم، وذلك باستخدام التحلل في حمض لإنتاج وسيطة الطبقات يسمى IPC-1P. هذا المتوسط ​​ومن ثم يمكن علاجها بطريقتين مختلفتين. إعادة التجميع المباشر للمواد IPC-1P في درجة حرارة عالية يؤدي رالزيوليت الزراعة العضوية مع هيكل IPC-4، الذي يتم إعطاء PCR متاحة من قبل جمعية الزيوليت الدولية (IZA) طوبولوجيا. ومع ذلك، فإن IPC-1P يمكن تنظيم مختلف من خلال إقحام من الأنواع التي تحتوي على السيليكون بين الطبقات. نسميه نتيجة لهذا التلاعب IPC-2P. علاج ارتفاع درجة الحرارة هذه المواد IPC-2P مقحم، ونظمت يؤدي إلى الزيوليت جديد يسمى IPC-2، الذي يتم إعطاء IZA كود أوكو طوبولوجيا. الفرق بين طبولوجيا أوكو (IPC-2) وPCR (IPC-4) هو أن IPC-2 يحتوي على وحدات فرعية السيليكا (عصابة الأربعة واحدة، S4R) بين UTL تشبه طبقات في حين IPC-4 لديه أي وحدات S4R.

وتتميز الزيوليت بواسطة حيود الأشعة السينية، N 2 الامتزاز والطاقة المتشتتة الأشعة السينية تحليل باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح.

Protocol

تنبيه: يرجى التشاور مع جميع بيانات سلامة المواد ذات الصلة (MSDS) وإجراء تقييم للمخاطر لكل الإجراءات قبل الاستخدام. العديد من المواد الكيميائية المستخدمة في هذا الإجراء التوليف هي شديدة السمية ومسرطنة. الرجاء استخدام جميع إجراءات السلامة المناسبة خلال مدة هذه الإجراءات بما في ذلك الضوابط الهندسية (غطاء الدخان)، ومعدات الحماية الشخصية (نظارات السلامة، ومعطف مختبر وقفازات مقاومة للمواد الكيميائية مناسبة).

1. إعداد وكيل-توجيه هيكل لتوليف UTL

  1. حل 5.68 غرام من هيدروكسيد الصوديوم في 140 مل من الماء المقطر. إضافة 30.66 غرام من 1،4-dibromobutane إلى حل ويحرك.
  2. تسخين حل لارتداد (حمام الزيت عند 110 درجة مئوية).
  3. إضافة قطرة من الحكمة (~ 1 قطرة في الثانية الواحدة) 16.07 غرام من (2R، 6S) -2،6-dimethylpiperidine والاستمرار في ارتداد لمدة 12 ساعة أخرى.
  4. بارد لRT ثم فتور في حمام الثلج.
  5. حل 50 غرام من الصوديومهيدروكسيد في 75 مل من الماء المقطر لإعداد٪ حل 40 بالوزن. بارد على الجليد. إضافة 70 مل من الجليد تبريد 40٪ بالوزن محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى محلول مبرد أعلاه.
  6. مرشح راسب أبيض وتذوب في الحد الأدنى من الكلوروفورم.
  7. استخراج بقايا المائية مع الكلوروفورم (ثلاثة أجزاء 200 مل). الجمع بين أجزاء الكلوروفورم والجافة باستخدام ~ 20 غرام من كبريتات الصوديوم اللامائية.
  8. إزالة كبريتات الصوديوم عن طريق الترشيح باستخدام ورق الترشيح، ويغسل مع الكلوروفورم (50 مل).
  9. تتبخر جزئيا الكلوروفورم باستخدام المبخر الدوار حتى يبدأ راسب أبيض لتشكيل. إزالة من المبخر الدوار وإضافة ايثر حتى لا هطول مزيد من مرئيا.
  10. استرداد راسب أبيض عن طريق الترشيح باستخدام ورق الترشيح في قمع ويغسل مع ايثر (50 مل).
  11. تجفيف راسب أبيض في 60 ° CO / N لانتاج الملح (6R، 10S) -6،10-ميثيل-5-azoniaspiro [4،5] بروميد ديكان.
  12. حل 25.0 غرام من(6R، 10S) -6،10-ميثيل-5-azoniaspiro [4،5] بروميد ديكان في 50 مل من الماء المقطر.
  13. تبادل أنيون بروميد عن أنيون هيدروكسيد باستخدام راتنج التبادل الأيوني هيدروكسيد.
    1. إضافة 25.0 غرام من راتنج التبادل الأيوني هيدروكسيد إلى محلول الملح البروميد ويقلب لمدة 12 ساعة.
    2. تصفية حل مع ورقة الترشيح وإعادة فضح-الراشح إلى 25.0 غرام من راتنج التبادل الأيوني هيدروكسيد مع التحريك لمدة 12 ساعة. تكرار التعرض للراتنجات التبادل الأيوني هيدروكسيد حتى اختبار نترات الفضة لالهالوجينات بإرجاع نتيجة سلبية.
      ملاحظة: اختبار نترات الفضة هو اختبار حساس جدا لأيونات البروميد.
      1. تحمض 0.25 مل من محلول المنتج مع 2 مل تمييع حامض النتريك (1.0 م). إضافة 2-3 قطرات من محلول نترات الفضة (0.05 م) إلى حل المنتج. إذا كان أشكال راسب ثم كرر التعرض لراتنج التبادل الأيوني هيدروكسيد وإعادة اختبار حتى يمكن رؤية أي راسب.
  14. تأكيد تركيز هيدروكسيدالبريد بالمعايرة مع 0.1 M (وهو ما يعادل 0.1 N) حمض الهيدروكلوريك باستخدام محلول الفينول كمؤشر. باستخدام السحاحة، إضافة ببطء قسامات صغيرة من 0.1 M حمض الهيدروكلوريك على جزء صغير من حجم معروف من الحل المنتج حتى مؤشر الفينول فقط يتغير لونه (أي، يتم الوصول إلى نقطة النهاية). إجمالي عدد مولات حمض الهيدروكلوريك وأضاف يساوي عدد مولات هيدروكسيد في حل الأولي.
  15. تمييع الحل مع الماء المقطر لإعطاء تركيز 0.625 M في هيدروكسيد.

2. إعداد الرئيسي قه UTL الزيوليت

  1. حل 1.08 غرام من ثاني أكسيد الجرمانيوم إلى 15 مل من محلول الوكيل بنية توجيه (6R، 10S) -6،10-ميثيل-5-azoniaspiro هيدروكسيد [4،5] ديكان (تركيز 0.625 م).
  2. إضافة جزء من الحكمة 1.246 غرام من ثاني أكسيد السيليكون غاضبا إلى حل أعلاه ويحرك المزيج لمدة 30 دقيقة أخرى حتى يتم تشكيل حل متجانس.
    ملاحظة: هلام مما أدى لديه تكوين المولي 0.8 شافي 2: 0.4 GEO 2: 0.4 روه: 30 H 2 O، حيث روه هو هيكل توجيه وكيل.
  3. نقل هلام لالأوتوكلاف مبطنة تترافلوروإيثيلين (30 مل القدرات). ثم وضع في الفرن والحرارة إلى 175 درجة مئوية لمدة 10 يوما.
  4. بعد 10 يوما، وإزالة الأوتوكلاف من الفرن، ويترك ليبرد بشكل طبيعي إلى RT. استرداد المنتج الزيوليت الأبيض عن طريق الترشيح. تغسل مع كميات وفيرة من الماء (~ 200 مل). تجفيف الزيوليت في 70 ° CO / N.
  5. إزالة هيكل توجيه كيل من مسام الزيوليت عن طريق تسخين الزيوليت إلى 550 درجة مئوية بمعدل 1 ° C دقيقة - 1، الذي عقد في 550 درجة مئوية لمدة 6 ساعات قبل أن يتم تبريده الى RT بمعدل 2 درجة مئوية دقيقة - 1.
  6. الحصول على مسحوق حيود الأشعة السينية الطيف لتأكيد هيكل باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة.
    ملاحظة: نمط مسحوق حيود الأشعة السينية يجب أن يتطابق هذا العطاءن لUTL في الشكل 2.
  7. الحصول على N 2 امتزاز الأيسوثرم لتأكيد المسامية باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة.
  8. الحصول على تحليل العناصر باستخدام الطاقة المتشتتة الأشعة السينية التحليل الطيفي باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة.
  9. تخزين الزيوليت المكلس في جو خامل جافة لمنع التحلل من المواد.

3. التحلل من قه UTL إلى طريقة IPC-1P

  1. إضافة 1.0 غرام من الزيوليت المكلس إلى 160 مل من محلول حمض الهيدروكلوريك 0.1 M.
  2. تسخين هذا الخليط في درجة حرارة 95 درجة مئوية لمدة 18 ساعة، بارد لRT واستعادة الصلبة عن طريق الترشيح باستخدام ورق الترشيح. تغسل مع كميات وفيرة من الماء (~ 300 مل)، وجاف في 70 ° CO / N.
  3. الحصول على مسحوق حيود الأشعة السينية الطيف لتأكيد هيكل IPC-1P باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة.
    ملاحظة: نمط مسحوق حيود الأشعة السينية يجب أن تتطابق أنه نظرا لIPC-1P في الشكل 2 يعين المنتج المجفف.يتم تخزين IPC-1P ولاستخدامها مرة أخرى.

4. إعداد IPC-4 الزيوليت

  1. ضع 0.5 غرام من IPC-1P في بوتقة السيراميك والحرارة إلى 575 درجة مئوية في معدل التسخين من 1 درجة مئوية دقيقة - 1، عقد في 575 درجة مئوية لمدة 6 ساعات قبل أن يتم تبريده الى RT بمعدل 2 درجة مئوية دقيقة - 1.
  2. الحصول على مسحوق حيود الأشعة السينية الطيف لتأكيد هيكل باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة.
    ملاحظة: مسحوق الأشعة السينية نمط حيود يجب أن تتطابق أنه نظرا لIPC-4 في الشكل 2.
  3. الحصول على N 2 امتزاز الأيسوثرم لتأكيد المسامية باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة.
  4. الحصول على تحليل العناصر باستخدام الطاقة المتشتتة الأشعة السينية التحليل الطيفي باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة. وهذا يعطي معلومات عن مقدار ما زال قه في الهيكل.

5. إعداد IPC-2 الزيوليت

  1. إضافة 0.5 غرام من IPC-1P إلى 10 مل من 1.0 M النيتريكمحلول حمض.
  2. إضافة 0.1 غرام من diethoxydimethylsilane (DEDMS) إلى حل.
  3. نقل حل لتعقيم مبطنة تترافلوروإيثيلين والحرارة في الفرن على 175 درجة مئوية لمدة 18 ساعة.
  4. إزالة الأوتوكلاف من الفرن ويترك ليبرد بشكل طبيعي إلى RT.
  5. استرداد المنتج الأبيض عن طريق الترشيح، تغسل مع كميات وفيرة من الماء (~ 100 مل)، وجاف في 70 ° CO / N.
  6. الحصول على مسحوق حيود الأشعة السينية الطيف لتأكيد هيكل. يجب أن يتطابق مع مسحوق الأشعة السينية نمط حيود أنه نظرا لIPC-2P في الشكل 2.
  7. تضع المنتج في بوتقة السيراميك والحرارة إلى 575 درجة مئوية في معدل التسخين من 1 درجة مئوية دقيقة - 1، عقد في 575 درجة مئوية لمدة 6 ساعات قبل أن يتم تبريده الى RT بمعدل 2 درجة مئوية دقيقة - 1.
  8. الحصول على مسحوق حيود الأشعة السينية الطيف لتأكيد هيكل باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة.
    ملاحظة: يجب أن يتطابق مع نمط حيود رقبعة نظرا لIPC-2 في الشكل 2.
  9. الحصول على N 2 امتزاز الأيسوثرم لتأكيد المسامية باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة.
  10. الحصول على تحليل العناصر باستخدام الطاقة المتشتتة الأشعة السينية التحليل الطيفي باستخدام بروتوكول الشركة الصانعة.

Representative Results

تم جمع مسحوق أنماط حيود الأشعة السينية (الشكل 2) لجميع المواد، بما في ذلك مراحل طبقة المتوسطة IPC-1P وIPC-2P. مسحوق حيود الأشعة السينية هي التقنية الرئيسية المستخدمة لتحديد طبيعة المراحل الزيوليت الحالية. لاحظ أن هياكل الكريستال من IPC-1P وIPC-2P لا تتميز بشكل كامل، وهذه المواد هي دائما المختلين إلى حد ما. ومع ذلك، كل نمط مسحوق الحيود يمكن استخدامها ك "بصمة" للمرحلة الاهتمام. أهم ميزة للبحث عن هو موقف القمم في نمط، والذي يعطي معلومات عن حجم الخلية وحدة. كل من الزيوليت (وسيطة) لديه مختلفة حجم الخلية وحدة وذلك مواقف الذروة في كل نمط حيود التي يتم جمعها لتشخيص وجود تلك المرحلة بالذات، ويجب أن تطابق مواقف أنماط المرجعية هو مبين في الشكل (2). وفي حزبدائرية موقف الذروة على أشده هو أول شيء تبحث عنه. إذا كان الموقف من هذه الذروة الرئيسية يطابق الموقف في أنماط إشارة ثم ينبغي للمرء أن ننظر لنرى إذا تطابق قمم أخرى أيضا. إذا كان ديفراكتوميتر المستخدمة يتم محاذاة بشكل جيد والمحافظة ثم هذه المباراة يجب أن تكون جيدة نسبيا. قمم إضافية موجودة في عينة الأشعة السينية أنماط الحيود التي ليست موجودة في نمط منها في الشكل 2 تشير إلى أن عينة مستعدة ليست مرحلة نقية. شدة القمم في نمط الحيود ليست مهمة لإجراء تحديد المرحلة، وأنها يمكن أن تختلف بين العينة والمرجعية أنماط بسبب الاختلافات في الأجهزة بحيث يمكن تجاهلها. تصبح شدة المهم فقط عند استكمال الدراسات الهيكلية الكاملة للحصول على معلومات على مواقع نووية، وهو ليس من الضروري في هذه الدراسة.

في حين حيود الأشعة السينية هي المنهجيات الأساسيويمكن أيضا أن التطوير التنظيمي من التحليل البنيوي، الأيسوثرم امتصاص النيتروجين (الشكل 3) يمكن أن تستخدم لوصف الزيوليت المنتج. يتطلب هذا المنهج التجريبي لأول مرة أن أي جزيئات (عادة المياه) التي تكون موجودة في مسام القناة تتم إزالة عن طريق تسخين العينة، وعادة تحت فراغ. ثم يتم تبريد عينة، وعادة ل77 ك، وتدار كميات صغيرة من غاز النيتروجين إلى النظام والقياسات إما الجاذبية أو الحجمي تستخدم لتحديد مقدار النيتروجين قد كثف من العينة. يتم رسم كمية كثف النيتروجين ضد ضغط الغاز لإعطاء الأيسوثرم هو مبين في الشكل (3). وهناك التوليف الناجح تظهر الأيسوثرم من شكل مماثلة لتلك التي تظهر في الشكل 1. وفي أفضل الحالات المبلغ الإجمالي كثف سيكون أعظم ل العينة UTL الأم، مع كمية يجري الأدنى لIPC-2 و الأدنى للIPC-4. هذا يتطابق مع تغيير في أحجام المسام. من هذاالبيانات فمن الممكن أيضا الحصول على مساحات باستخدام المعادلة BET (الجدول 1). 11

تحليل العناصر هو أسلوب آخر يمكن استخدامه لتحديد إلى أي مدى تمت إزالة الجرمانيوم من المنتج. أي أسلوب التحليل الكيميائي مناسبة يمكن استخدامها، ولكن لدينا وتستخدم الطاقة تحليل التشتت الأشعة السينية (EDX) باستخدام مجهر المسح الإلكتروني للتأكد من تكوين الوالد قه UTL الزيوليت والزيوليت النهائية IPC-2 و -4 (الجدول 1).

الشكل (4)
الشكل 1. المقترح التخطيطي آلية من UTL الزيوليت الأم إلى الزيوليت النهائية IPC-2 & -4. وحدة D4R من UTL الوالد باللون الأحمر. Pتأجير انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 2. مسحوق أنماط حيود الأشعة السينية من الوالدين كما صنعت "والزيوليت UTL المكلس (يسار) والسلع الوسيطة والنهائية الزيوليت (يمين). IPC-2P هو نتاج الإقحام في الطبقات IPC-1P مع DEMDA قبل لتحميص. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل (3). الأيسوثرم امتصاص النيتروجين سجلت في 77 K للUTL (أسود)، ويرد IPC-2 (الأزرق) وIPC-4 (الحمراء). الامتزاز الأيسوثرم كما شكل شاغرة وdesorptiعلى الأيسوثرم كما شكل شغلها. هذا الرقم يرجى مستنسخة بإذن من المجموعة الطبيعة النشر من إشارة 4. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الزيوليت من مجموعة السليكات الرهان المساحة بالمتر المربع (م 2 / ز) نسبة قه: سي
قه UTL 541.3 ± 1.1 5.8
IPC-2 334 ± 1.0 > 500
IPC-4 236 ± 0.7 90

الجدول 1. قيم المسامية والتركيب العنصري من الزيوليت.

Discussion

وصف كامل لآلية الفعلية لعملية ADOR هو خارج نطاق هذه الورقة، ولكن يمكن العثور عليها في الأبحاث المنشورة استشهد 3، 5، 8 ومع ذلك، يجدر التوسع في الأهمية المحتملة لهذه العملية. طريقة ADOR من إعداد الزيوليت يختلف كثيرا عن الطرق التقليدية في تركيب الزيوليت في الطريقة التي يتم إعداد المواد النهائية. والنتيجة الأكثر أهمية من ذلك هو أن المواد التي أعدت باستخدام عملية ADOR لديها القدرة على أن تكون مختلفة جذريا عن الزيوليت تقليديا. وعلى وجه الخصوص هناك مجالا لاستخدام أسلوب ADOR لإعداد المواد التي تختلف بقوة. ووصف تلك النظرية وراء هذا في إشارة 8.

السيطرة على المسامية مجال آخر حيث يبين طريقة ADOR خصائص مختلفة للأساليب التقليدية. 13 على وجه الخصوص، فمن الممكن أن استعداداتإعادة سلسلة كاملة من الزيوليت مع المسامية يمكن تقسيمه وتضبيطه بشكل مستمر، والتي كانت لا حتى الآن ممكن لالزيوليت إعدادها باستخدام التوليف المائية. التعديل لتمكين هذه السلسلة هو في الخطوة 3 من العملية الموضحة أعلاه. عن طريق تغيير تركيز حامض المستخدمة من 0.1 M كل وسيلة تصل إلى 6 م (وحتى بعدها) واحد يمكن تفصيل طبيعة المواد النهائية. يتم إعطاء تفاصيل كاملة عن كيف يمكن لهذا لا يمكن أن يتحقق في إشارة 13. هذا على حد سواء فرصة عظيمة وخطرا. في بعض الأحيان إذا كان تركيز الحمض المستخدمة، ودرجة الحرارة والوقت المتبقي للرد ليست الأمثل المواد الناتجة تظهر نمط حيود حيث موقف الذروة على أشده لا تتطابق مع تلك هو موضح في الشكل (2). ومع ذلك، في مثل هذه الحالة هذا ويمكن التعرف من خلال مقارنة مسحوق أنماط الأشعة السينية من التجربة مع تلك التي وصفها في اشارة 13.

الخطوات الحاسمة في البروتوكول الذي يضمن أن أوو ناجحةويتحقق tcome هي تلك التي تتعامل مع التلاعب. أولا من المهم أن أي حلول في اتصال مع وسيطة الطبقات ليست قلوية، وهذا يعزز حل من السيليكا، وخاصة في درجة حرارة عالية. ثانيا، فإن الخطوة النهائية التي لا رجعة فيها عملية ADOR هي العامل الرئيسي، وبالتالي فإن التنظيم السليم للمادة (الخطوات 3.2 و 5.2) أمر حاسم لنجاح العملية. كما هو موضح أعلاه، الوقت والحموضة على حد سواء المتغيرات الهامة في هذه العملية، وذلك ضمان تحسين هذه الخطوات هي في غاية الأهمية.

كما هو موضح أعلاه هناك شرط أن الزيوليت الوالدين هو germanosilicate مع الجرمانيوم تقع في أماكن محددة في الهيكل. وهذا يحد من عدد من الزيوليت التي يمكن أن تستخدم الأم. الزيوليت UTL هو المادة الوحيدة التي تم استكشافها بشكل كبير كوالد. ومع ذلك، هناك مؤشرات مبكرة على أن الآباء الآخرين قد يكون بنجاح ا ف بإجتهد لهذه العملية، ولكن هناك حاجة إلى مزيد من العمل في هذا المجال.

لضمان يعمل الأسلوب ADOR، يجب أن تؤخذ عناية كبيرة في التلاعب بعد خطوة التفكيك للتأكد من أن طبقات المتوسطة IPC-1P لا تذوب أو الخضوع لإعادة ترتيب كبير. ومن المهم أيضا للحصول على الحموضة والوقت ودرجة الحرارة في ظروف التفاعل الصحيحة لتحسين المنتجات النهائية. هذه السيطرة غرامة على ظروف التفاعل يمكن أن يكون مربكا إلى حد ما في المقام الأول، وهو القوة الدافعة الرئيسية وراء رغبتنا في أن يكون وصفا الفيديو من الإجراء.

في الختام، يصف هذا الإجراء كيفية يمكن تطبيق طريقة ADOR توليف الزيوليت إلى germanosilicate مع هيكل الإطار UTL إلى تشكيل لجنتين الزيوليت مختلفة، IPC-2 (أوكو) وIPC-4 (PCR).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sodium hydroxide Fisher Chemical S/4920/53 99%
1,4-dibromobutane Aldrich 140805-500G 99%
(2R,6S)-2,6-dimethylpiperidine  Aldrich 41470-100ML >99%
Paraffin oil Fisher Chemical P/0320/17
Chloroform Fisher Chemical C/4920/17 >99%
Sodium sulfate (anhydrous) Fisher Chemical S/6600/60 >99%
Diethyl ether Sigma Aldrich 24002-2.5L >99.5%
Ambersep 900-OH Acros Organics 301340025
Hydrochloric acid, 0.1 N Fluka 318965-500ML
Phenolphthalein Sigma Aldrich 105945-50G ACS Reagent
Silver nitrate Ames Goldsmith
Germanium dioxide Alfa Aesar 11155 100.00%
fumed silica (Cab-o-sil M-5) Acros Organics 403731500

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cundy, C. S., Cox, P. A. The hydrothermal synthesis of zeolites: History and development from the earliest days to the present time. Chem. Rev. 103 (3), 663-701 (2003).
  2. Cundy, C. S., Cox, P. A. The hydrothermal synthesis of zeolites: Precursors, intermediates and reaction mechanism. Micropor. Mesopor. Mater. 82 (1-2), 1-78 (2005).
  3. Wilson, S. T., Lok, B. M., Messina, C. A., Cannan, T. R., Flanigen, E. Aluminophosphate molecular-sieves - a new class of microporous crystalline inorganic solids. J. Am. Chem. Soc. 104 (4), 1146-1147 (1982).
  4. Roth, W. J., et al. A family of zeolites with controlled pore size prepared using a top-down method. Nat. Chem. 5 (7), 628-633 (2013).
  5. Roth, W. J., Nachtigall, P., Morris, R. E., Cejka, J. Two-Dimensional Zeolites: Current Status and Perspectives. Chem. Rev. 114 (9), 4807-4837 (2014).
  6. Chlubná, P., et al. 3D to 2D Routes to Ultrathin and Expanded Zeolitic Materials. Chem. Mater. 25 (4), 542-547 (2013).
  7. Chlubná-Eliášová, P., et al. The Assembly-Disassembly-Organization-Reassembly Mechanism for 3D-2D-3D. Transformation of Germanosilicate IWW Zeolite. Angew. Chem. Int. Ed. 53 (27), 7048-7052 (2014).
  8. Morris, R. E., Čejka, J. Exploiting chemically selective weakness in solids as a route to new porous materials. Nat. Chem. 7 (5), 381-388 (2015).
  9. Paillaud, J. L., Harbuzaru, B., Patarin, J., Bats, N. Extra-large-pore zeolites with two-dimensional channels formed by 14 and 12 rings. Science. 304 (5673), 990-992 (2004).
  10. Corma, A., Diaz-Cabanas, M. J., Rey, F., Nicolooulas, S., Boulahya, K. ITQ-15: The first ultralarge pore zeolite with a bi-directional pore system formed by intersecting 14- and 12-ring channels, and its catalytic implications. Chem. Comm. , 1356-1357 (2004).
  11. Rouquerol, J., Llewellyn, P., Rouquerol, F. Is the BET equation applicable to microporous adsorbents? Stud. Surf. Sci. Catal. 160, 49-56 (2006).
  12. Trachta, M., Bludsky, O., Cejka, J., Morris, R. E., Nachtigall, P. From Double-Four-Ring Germanosilicates to New Zeolites: In Silico Investigation. Chemphyschem. 15 (14), 2972-2976 (2014).
  13. Wheatley, P., et al. Zeolites with continuously tuneable porosity. Angew. Chem. Int. Ed. 53 (48), 13210-13214 (2014).

Tags

الكيمياء، العدد 110، الزيولايت، والتوليف، وآلية ADOR، المسامية، germanosilicate، السيليكا
توليف زيولايت استخدام ADOR (التجميع التفكيك بين المنظمات-إعادة التجميع) الطريق
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wheatley, P. S., Čejka, J.,… More

Wheatley, P. S., Čejka, J., Morris, R. E. Synthesis of Zeolites Using the ADOR (Assembly-Disassembly-Organization-Reassembly) Route. J. Vis. Exp. (110), e53463, doi:10.3791/53463 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter